Por que capacitores e resistores de diferentes valores soam diferentes no mesmo circuito do amplificador?

Eu tenho duas perguntas...

1. Eu vi que capacitores de valores diferentes em um circuito amplificador soam diferentes ... Por exemplo, um circuito amplificador com um capacitor de 470uf, tem mais graves e agudos ... Um capacitor de 1000uf tem uma distribuição uniforme de frequências mais ou menos ... Um capacitor de 330uf parece ter mais foco nos vocais ... na faixa intermediária ...

Então, qual é a verdadeira razão para que soem do jeito que são? No sentido da física ou mecânica ou eletrônica ...

2. Em uma configuração de guitarra e amplificador ... A introdução de um valor de resistor, entre o amplificador e o violão, altera a maneira como o violão soa ... Eu tentei muitos valores, alguns deles são 330k, 470k e outros nesse range ... Por que essa configuração funciona como equalizador? O resistor que eu conecto está nos terminais positivos, não nos de terra ...

Isso parece funcionar em um CD player para o sistema de música também ... Os resistores se tornam como predefinições de equalizadores de música ...

Entendo que estamos mudando a impedância, mas por que eles soam tão diferentes em impedâncias diferentes ...?

Exemplo de circuito:

A impedância (pense nisso como resistência) de um capacitor muda com a frequência do sinal que passa. Quanto menor a frequência (sons graves), maior a impedância.

A impedância do capacitor também depende do seu valor. Um capacitor com um valor mais alto terá uma impedância mais baixa que um capacitor com um valor mais baixo. Para a mesma frequência, um capacitor pequeno valorizado representa mais resistência que o capacitor de grande valor.

Para obter mais graves, é necessário usar um capacitor maior em série com o alto-falante.

C1 no seu circuito existe para bloquear a corrente contínua do amplificador. No DC, um capacitor está muito próximo de um circuito aberto - o DC não pode passar.

A mudança é gradual, no entanto. O capacitor não bloqueia apenas CC. Também impede o fluxo de outras frequências. Quanto menor a frequência, mais ela é bloqueada.

Em algum momento, não é mais perceptível. Para trabalhar com filtros (a combinação capacitor / alto-falante é um filtro passa-alto), este ponto é definido como o ponto em que a amplitude é reduzida pela metade (ou seja, -3dB).

Não vou calcular o ponto de corte de um filtro - há muitas explicações na Web que dão muito mais detalhes do que eu quero.

Para o outro lado (o resistor muda o som), temos que olhar para indutores.

Os captadores na sua guitarra são indutores - basicamente apenas bobinas de arame.

Os indutores são o oposto dos capacitores. Os indutores deixam a CC passar muito bem, mas sua impedância aumenta mais a frequência. Também aumenta à medida que o valor do indutor aumenta.

Você não está alterando a impedância do indutor (captador).

Quando você altera o resistor no amplificador, está alterando a carga no indutor.

Um resistor conectado ao indutor forma um divisor de tensão. Como a tensão é dividida entre o pickup e o resistor depende da frequência do sinal - a impedância do indutor muda com a frequência que altera a forma como a tensão é dividida entre o indutor e o resistor.

A combinação da bobina e do resistor forma um filtro passa-baixo. Remove altas frequências.

O ponto (frequência) em que isso começa a ser perceptível depende do resistor que carrega a bobina. Um resistor de valor mais alto permite que mais frequências altas passem. A redução do valor do resistor diminui a frequência na qual você pode ouvir a diferença.

Outra coisa que acontecerá é que o resistor também altera a amplitude do sinal apresentado ao amplificador. Um resistor mais alto significa menos sinal chegando ao amplificador, o que resulta em uma saída mais silenciosa.

Uma resistência mais baixa significa mais sinal para o amplificador, o que produz uma saída mais alta.

Para um guitarrista, há também a possibilidade interessante de distorção. Você fornece tanto sinal de entrada que a produção do sinal amplificado exigiria mais voltagem do que a fonte de alimentação do amplificador.

Quando isso acontece, a tensão de saída "adere" à tensão de alimentação até que o sinal de entrada seja menor.

Isso é conhecido como recorte e é uma coisa ruim em um amplificador geral, mas pode ser útil para um guitarrista.

A indutância de um captador de guitarra elétrica ressoa com a capacitância do cabo que alimenta o amplificador. Se a impedância do amplificador for muito alta (um tubo de vácuo ou FET), a ressonância produzirá um pico de alta frequência na resposta de frequência. Se a impedância da entrada do amplificador for baixa, o pico de ressonância será amortecido, para que ocorra uma perda de altas frequências. Um alto-falante de guitarra não possui um tweeter para produzir altas frequências; portanto, o pico ressonante é usado.

Aqui está um gráfico da altura do pico com diferentes impedâncias de entrada do amplificador:

As guitarras são uma fonte meio engraçada, pois o transdutor possui uma alta (e geralmente altamente indutiva) impedância de saída.

O que isto significa é que é altamente sensível ao carregamento capacitivo e não é preciso muito para colocar uma ressonância na banda de áudio.

A adição de resistência em série altera o Q dessas ressonâncias e, portanto, altera o tom.

Você provavelmente descobriria que a resistência adicional da série faz mais diferença na extremidade do cabo do violão do que na extremidade do amplificador (onde a capacitância do cabo não pode ser isolada) e que, novamente, faz mais diferença em uma guitarra com controle de volume no corpo manivela (menor resistência à derivação para que o Q seja mais alto novamente).

Você não pode pensar em um captador de guitarra como sendo uma fonte de voltagem clássica, eles estão muito longe disso para a fonte de voltagem em série com um modelo de resistor de uma fonte de áudio para aplicar.

Agora, quanto às tampas eletrolíticas de um amplificador, depende muito de quais discutimos, o bloco DC em uma rede de feedback (ou no controle de ganho de um amplificador de microfone estilo instrumentação, por exemplo) fará alterações visíveis, principalmente para a posição do canto de baixa frequência, enquanto uma tampa de acoplamento (desde que seja grande o suficiente para evitar que a tensão do sinal seja desenvolvida através dela) geralmente não é crítica.

Eu advertiria que, ao trabalhar com áudio, o ouvido é uma ferramenta puramente ruim para comparações, sério, como você ouve as coisas de um dia para o outro (especialmente depois de trabalhar nas coisas por algumas horas) é tão variável. Você deve ouvir obviamente, mas entender o que você ouve vem da medição, felizmente isso é mais fácil e mais barato do que nunca, obter uma placa de som de PC decente e algum software de medição, trabalho feito.

Quanto à tampa de acoplamento do alto-falante, os alto-falantes têm uma impedância bastante variável, e isso interage com o boné para alterar a resposta de frequência. Geralmente, os alto-falantes não são resistores puros, portanto, a abordagem usual é apenas tornar o boné enorme para que qualquer interação estão abaixo da banda de áudio, 1000uF é bom para a maioria das coisas de gama completa.

Porque você está modificando as frequências no seu circuito. Um filtro de banda passante pode ser convertido em uma passagem alta (ou um filtro de frequência de corte muito alto) apenas alterando um capacitor ou uma resistência (corte = 1/2 * pi R C). Na verdade, é assim que um alto-falante funciona, o agudo é um filtro passa-alto, o baixo é um filtro passa-baixo e o meio é um filtro de banda passante, essas frequências diferentes geram sons diferentes. Quão fácil é ouvir o som? Depende do seu circuito, dos amplificadores (estou falando do sinal, digamos tensão), da facilidade com que ele pode transmitir (ou amplificar) as vibrações (em termos de projeto mecânico), etc.

Walt Jung e Bob Pease mostraram que há diferenças sônicas ou de forma de onda nos capacitores. Alguns trabalhos de pesquisa concluem que a diferença é a capacidade de comprimir o dielétrico à medida que as voltagens mudam, o que comprime causando um espaçamento reduzido entre as placas e um aumento relacionado na capacitância.

Assim, o vidro, o ar e alguns capacitores de plástico contribuem com mudanças sonoras mínimas.

JRE tem uma resposta muito boa. Os resistores são lineares na resposta entre as frequências. Capacitores e indutores alteram a impedância conforme a frequência muda. Capacitores passam frequências mais baixas e condutores passam frequências mais baixas. A combinação cria um filtro de várias frequências. Uma rede de vários componentes determinará não apenas a frequência da ressonância, mas também seus harmônicos, que são o comportamento em intervalos como metade ou o dobro da frequência. Uma onda senoidal limpa em um circuito simples de capacitor ou indutor terá uma resposta fácil de visualizar. O que precisa ser levado em consideração é a impedância da fonte, a impedância de carga e a rede que você está adicionando. Lembre-se de que nenhum dos seus componentes é perfeito. Amplificadores, pré e potência, não têm uma resposta de frequência linear. Coisas como calor e qualidade dos materiais também tendem a tornar as coisas menos lineares. Eu não sou um cara de guitarra, mas eu entendo a eletrônica. Se você estiver interessado em criar seu próprio instrumento de som, tente criar uma rede de pontes. Eles podem ser extremamente sensíveis. Se você quisesse ser criativo, poderia até colocar alguns componentes ativos em uma ponte.